电阻应变式压力传感器
应变式压力传感器的原理及应用
应变式压力传感器的原理及应用
一、应变式压力传感器的工作原理
应变式压力传感器是通过应变测量物体受力大小的一种传感器。
其工作原理是：在物体内部或表面放置应变片，当外部施加压力时，应变片就会发生形变并沿着其敏感方向产生感应电阻的变化。
传感器接收感应电阻的信号，并将其转化为电信号输出。
因此，当外界的压力改变时，应变感应电阻的值也随之改变，进而实现对压力变化的检测与测量。
二、应变式压力传感器在电子秤中的应用
电子秤是应变式压力传感器的主要应用领域之一。
在电子秤中，传感器被安装在秤盘下面，在物品放在秤盘上时，其所承受的重力会被传感器感知并转化为电信号，进而计算出物品的重量。
目前，市面上电子秤的类型繁多，其中最为流行的是称重范围较小（数百克至数千克）的电子秤。
这类秤采用应变式压力传感器作为其核心部件，具有灵敏度高、精度高、反应迅速的特点。
同时，由于应变式压应力传感器具有结构简单，易于维护等优点，因此在电子秤中的应用也较为广泛。
电阻应变片压力传感器实验报告
电阻应变片压力传感器实验报告电阻应变式传感器&压力传感器实验报告电阻应变式传感器&压力传感器——实验报告院系：管理学院姓名：胡阳学号：PB12214074电阻应变式传感器实验内容1、自己设法确认各传感器的受力是拉伸还是压缩力，并用图示说明。
2、利用所提供的元件连接单臂电桥，桥电压由万用表给出，记下零点电压。
3、依次增加砝码，测量单臂电桥的m~U定标曲线。
有了定标曲线后，就作成了一台简易的电子秤。
提示：电子秤的量程约2公斤，请勿加载过重的物体，以免损坏应变片。
4、测量待测物体的质量。
5、连接全桥电路，重复1~3步。
6、比较电路的灵敏度。
7、实验总结数据处理:1.单臂，全桥的定标线（一）单臂电桥-52.6-52.7U/mV-52.9-53.0-53.1-53.20100200300400500m/gLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A -53.17155 0.00501B 0.00107 1.65553E-5------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99952 0.00692 6 0.0001（二）全桥：0.0530.0520.051U/V0.0490.0480100200300400500600m/gLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.05271 2.06453E-5B -7.33992E-6 5.71108E-8------------------------------------------------------------R SD N P-------------------------------------------------------------0.99985 3.02908E-5 7 0.0001------------------------------------------------------------2、待测物体质量，比较两种电路灵敏度：单臂电桥：U= -53.17155 +0.00107 * m ; 待测物体电压：-52.57mV代入式子求得待测物体质量：m=562.20g全桥电路：U=0.05271 +（-7.33992E-6）* m；待测物体电压：0.0493V代入式子求得待测物体质量：m=464.58g单臂电桥S1=0.00107（mV/g）全桥电路S2=0.00734（mV/g）可知S3S2S1，即全桥电路的灵敏度高，单臂电桥的灵敏度低。
电阻应变式压力传感器原理以及计算
电阻应变式压力传感器原理以及计算下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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薄膜电阻应变式压力传感器的研制
薄膜电阻应变式压力传感器的研制引言压力传感器是一种广泛应用于工业自动化、汽车、医疗设备等领域的传感器，用于测量气体或液体的压力变化。
薄膜电阻应变式压力传感器是一种常见的压力传感器类型，其通过测量薄膜电阻在受力情况下的变化来实现对压力的测量。
本文将介绍薄膜电阻应变式压力传感器的原理、制造工艺以及性能评估。
原理薄膜电阻应变式压力传感器基于片状或薄膜状的感应元件，通过将感应元件粘合到金属、陶瓷或聚合物基座上，实现对压力的测量。
当感应元件受到压力作用时，其形状发生变化，导致电阻值发生变化。
通常，感应元件采用电阻应变片（Strain Gauge）或电阻薄膜（Resistive Film）。
电阻应变片是一种由导电材料制成的薄片，当应变作用在片上时，导电材料的电阻值发生变化。
常见的电阻应变片材料有铂、钨、镍合金等。
应变片的电阻变化可以通过电桥电路进行测量，从而得到与压力相关的输出信号。
电桥电路常使用满桥或半桥结构。
电阻薄膜是一种将导电材料以薄膜形式固定在基座上的结构。
当感应元件受到压力作用时，薄膜的形变导致电阻值发生变化。
电阻薄膜的制造工艺相对简单，但其在某些情况下可能受到温度和湿度的影响。
制造工艺薄膜电阻应变式压力传感器的制造工艺包括感应元件的制备、基座的制备以及组装工艺。
感应元件的制备通常采用微加工技术，即在硅片上通过光刻、蒸发、刻蚀等工艺形成感应元件的结构。
在电阻应变片的制备中，首先在硅片上生长薄膜，并形成需要的形状。
然后通过光刻工艺，将薄膜进行刻蚀，形成电阻应变片。
在电阻薄膜的制备中，直接在硅片上蒸发导电材料，并通过光刻工艺形成所需的薄膜形状。
基座的制备可以根据需要选择不同的材料，如金属、陶瓷或聚合物。
基座的制备工艺包括切割、抛光等步骤，以形成适合感应元件的支撑结构。
在组装工艺中，首先将感应元件粘合到基座上，然后连接导线和接头。
最后，进行封装，以保护感应元件，并连接输出信号线和电源线。
性能评估对薄膜电阻应变式压力传感器的性能评估常包括静态性能和动态性能两个方面。
应变式压力传感器工作原理
应变式压力传感器工作原理
应变式压力传感器是一种将物理量转换为电信号输出的传感器。
它的工作原理是利用应变效应，将物体在受力后产生的应变转换为电信号输出。
应变效应是指物体在受力后发生微小的形变，这种形变随着力的大小和方向的变化而变化。
应变式压力传感器利用这种应变效应来实现压力的测量。
具体而言，应变式压力传感器通常由一个弹性体和一些电阻片组成。
当弹性体受到压力时，会发生微小的应变，使得电阻片的电阻值发生变化。
这种变化可以通过电路进行测量，并转换为电信号输出，从而实现压力的测量。
这里需要注意的是，弹性体的形状和材料都会对传感器的灵敏度和精度产生影响。
因此，设计和选择弹性体时需要考虑实际应用的要求，以达到较好的测量效果。
应变式压力传感器还需要进行校准，以保证测量结果的准确性。
校准的方法通常是在已知压力下进行比较测量，然后根据测量结果进行调整。
应变式压力传感器是一种常用的压力传感器，可以实现高精度的压力测量。
它的工作原理是利用应变效应，将物体在受力后产生的微
小应变转换为电信号输出。
在实际应用中，需要根据要求进行弹性体的选择和设计，并进行校准以保证测量结果的准确性。
力、压力传感器 电阻应变式传感器 电阻应变片的工作原理
2
k0
dR (1 2 )
R
几何尺寸
0
不变
dR dl 2dr d
R l r 弹
性
所以 dR d = E
模 量
R
压阻效应 系数
3.2.2 电阻应变片的工作原理
电阻应变片式传感器是利用了金属和半导体材料的“应变效应”的原理。
如图所示，当电阻丝受到拉力F时，其阻值发生变化。 材料电阻值的变化，一是受力后材料的几何尺寸变化；二是受力后材
料的电阻率也发生了变化。
以圆柱形导体为例，根据电阻的定义
电阻丝 截面积
电阻丝 电阻率
d
dR R
1
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
k0
金属材料的灵敏度系 数，表示单位应变所 引起的电阻相对变化， 主要取决于其几何效 应，一般取1.73.6
电阻丝几何尺寸 形变所引起的变 化——几何效应
材料的 轴向应变
对于金属导体， 当材料受力变 形时其导电率 不变，起主要 作用的是几何 效应。 所以：
0
d
dR R
1
R l l A r2
电阻丝 长度
电阻丝半径
当导体因某种原因产生应变时，其长度 l、截面积A和电阻率 的变化为 dl、dA、d ， ,相应的电阻变化为 dR 。
对式
R
l A
l
r2
全微分得
对于金属丝而言， 变形前后的体积
dR R
dl l
2dr r
d
是不变的，即径
向收缩与轴向伸 长成一定的比例 关系：
dr dl
r
l
泊松比--即横向收 缩与纵向伸长之比
轴向 应变
材料的电阻率ρ 随应变所引 起的变化——“压阻效应”。 这是由于材料发生变形时， 其自由电子的活动能力和数 量均发生了变化的缘故。
电阻应变式压力传感器的原理
电阻应变式压力传感器的原理
电阻应变式压力传感器是一种常见的压力测量装置，其工作原理基于电阻在受力作用下发生应变的特性。
该传感器通常由一个金属薄膜或金属箔片制成，被粘贴或固定在一个特殊的基座上。
金属薄膜上通常有细微的导电电阻线路，这些线路被连接到外部电路上。
当传感器受到压力时，薄膜或箔片发生弯曲或拉伸，导致电阻线路的长度、宽度或电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以间接确定压力的大小。
传感器外部的电路会通过电流的流过测量电阻并采集电阻值，根据电阻值的变化可以计算出压力的数值。
为了提高传感器的灵敏度和精度，常常采用电桥的结构来测量电阻值。
电桥由四个电阻元件组成，其中一个是传感器本身，其余三个用作参考电阻。
传感器和参考电阻之间形成一个电路，应变导致电桥平衡被破坏，使电桥的电压输出不为零。
通过测量电桥的电压输出，可以将其转化为压力值。
电阻应变式压力传感器的工作原理基于电阻值的变化，因此其测量的精度和灵敏度受到传感器材料、结构和外界环境等因素的影响。
为了保证测量的准确性，需要对传感器进行校准，并选择合适的传感器类型和参数。
电阻应变式压力传感器介绍
如图，若将应变片粘贴在单向拉伸试 件上，这时各直线段上的金属丝只感
受沿其轴向拉应变εx，故其各微段电
阻都将增加，但在圆弧段上，沿各微 段轴向(即微段圆弧的切向)的应变却
并非是εx。所产生的电阻变化与直线
段上同长微段的不一样，在θ=90°的 微弧段处最为明显。由于单向位伸时，除了沿轴向(水平方向)产
2.绝缘电阻(敏感栅与基底间电阻值：要求>1010欧姆；
3.应变片的灵敏系数（K）
金属应变丝的电阻相对变化与它所感受的应变之间具有线性关系， 用灵敏度系数KS表示。当金属丝做成应变片后，其电阻—应变特性， 与金属单丝情况不同。因此，须用实验方法对应变片的电阻—应变
特性重新测定。实验表明，金属应变片的电阻相对变化与应变ε在
在金属丝的弹性范围内，灵敏系数KS 为常数，即 ：
R R
Ks
线性关系
通常很小，常用10-6表示之。例如，当 为0.000001时，在工程
中常表示为110-6或m/m。在应变测量中，也常将之称为微应变
(με)。对金属材料而言，当它受力之后所产生的轴向应变最好不要
大于110-3，即1000m/m，否则有可能超过材料的极限强度而
14
800(动态)
450(静态)
13.3
800(动态)
450(静态)
13.3
800(动态)
550(静态)
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1000(动态)
800(静态)
9
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800(静态)
9
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800(静态)
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1000(动态)
2.基底材料
基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置，盖片既保持 敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保护敏感栅。基底的全长称 为基底长，其宽度称为基底宽。
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电阻应变式压力传感器，实际指的是这款传感器产品的工作原理，即电阻应变式原理，对于我们普通的老百姓来说，这个原理让我们不明所以，但对于传感器的厂家来说，是深有研究甚至发展多年，已经有所突破。
行业内电阻应变式原理的解释是这样的：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。
由此可见，弹性体是电阻应变式称重传感器中不可缺少的部分。
弹性体是一个有特殊形状的结构件。
它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变
片比较理想的完成应变棗电信号的转换任务。
以常见的SB系列称重传感器的弹性体为例，来介绍一下其中的应力分布。
设有一带有肓孔的长方体悬臂梁。
肓孔底部中心是承受纯剪应力，但其上、下部分将会出现拉伸和压缩应力。
主应力方向一为拉神，一为压缩，若把应变片贴在这里，则应变片上半部将受拉伸而阻值增加，而应变片的下半部将受压缩，阻值减少。
下面列出肓孔底部中心点的应变表达式，而不再推导。
ε=（3Q（1+μ）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/（B（H3-h3）+bh3）（2--9）
其中：Q--截面上的剪力；E--扬氏模量：μ—泊松系数；B、b、H、h—为梁的几何尺寸。
需要说明的是，上面分析的应力状态均是“局部”情况，而应变片实际感受的是“平均”状态。
蚌埠高灵传感系统工程有限公司在自主创新的基础上开发生产出力敏系列各类传感器上百个品种，各种应用仪器仪表和系统，以及各种起重机械超载保护装置，可以广泛应用于油田、化工、汽车、起重机械、建设、建材、机械加工、热电、军工、交通等领域。
公司除大规模生产各种规格的高精度、高稳定性、高可靠性常规产品外,还可根据用户具体要求设计特殊的非标传感器,以满足用户的特殊要求。
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